ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы с рециркуляцией из "Динамика процессов химической технологии" Во многих химических процессах вследствие небольшой скорости реакции или недостаточного времени контакта исходные материалы в реакторе не полностью превращаются в конечный продукт. Поток, выходящий из реактора, содержит целевой продукт, отходы и сырье, подлежащее регенерации. После прохождения этого потока через сепаратор непрореагировавший исходный материал можно направлять обратно в реактор для максимального превращения в конечный продукт. [c.312] В процессе с рециркуляцией участвует небольшой подводимый поток свежего материала, из системы выходит небольшое количество основного продукта. Довольно значительный поток материала циркулирует через реактор, сепаратор и другие аппараты, предназначенные для выполнения различных технологических операций, включающих теплообмен, промывку, конденсацию и сжатие. Обычно для обеспечения возврата рециркулирующего потока на линии обратной связи устанавливают насос или компрессор. При этомдля того, чтобы жидкость возвращалась в систему циркулирующего потока, должно быть создано соответствующее давление. В некоторых случаях рециркулируют также и твердые вещества. Для этого используют конвейеры, действие которых описывается только уравнениями кинематики. [c.313] При исследовании динамики процессов с рециркуляцией возникают две основные задачи. Во-первых, необходимо написать уравнения статики для молярных потоков и концентраций в некоторой точке процесса. Во-вторых, эти уравнения должны быть дополнены соответствующими уравнениями динамики перемещения материалов, подобным уравнениям, выведенным в главе I. Следует сказать также относительно обратной связи. Процесс с рециркуляцией по своему характеру является процессом регенерации, поскольку массовый расход в потоке рециркуляции не может быть отрицательным. Образование инертных газов в системе может оказывать интегрирующее действие при отравлении катализатора возможно подавление реакции, в то время как увеличение температуры может вызывать неограниченный рост скорости реакции. [c.313] В общем случае в рециркуляционный контур подводятся или отводятся из него материалы с определенными скоростями. Происходит сложение и вычитание потоков. Подвод новых потоков приводит к установлению соотношения между компонентами вычитание потоков означает вывод продукта из реакционной смеси. Инертные вещества удаляются из системы при продувке. К числу дополнительных потоков можно отнести регулируемый поток катализатора, подводимый к основному потоку или потоку сырья, поток свежего материала, добавляемый к рециркуляционному потоку, и продукт, удаляемый из него. Иногда вычитание представляет собой фракционирование потока и сводится к продувке. Удаление, сопровождаемое избирательным действием, означает разделение продукта. [c.313] На рис. 122 приведена схема процесса с рециркуляцией. Свежий потокЛ 1(в молях) добавляется к рециркуляционному потоку Мц. Суммарный поток N3 поступает в химический реактор, откуда выходит ПОТОК N . [c.314] Конечный продукт, или по крайней мере значительная его часть, удаляется из сепаратора в виде потока Газы в количестве Ыу, используемые для продувки, производят фракционирование потока Ыд, удаляя инертные вещества, которые могут образоваться в рециркулирующем потоке. Остаток потока Ма после удаления продувкой потока Му представляет собой поток М2. Подводимый поток М1 равен сумме потоков М и М , иначе в системе будет уменьшаться или увеличиваться гидравлическое давление или запас материала. [c.314] Рассмотрим теперь подводимый поток М1, содержащий два исходных компонента А и В, а также компонент X инертного вещества, т. е. [c.314] Теперь, исходя из концентрации исходных материалов или катализатора в потоке N3, можно определить скорость реакции, а исходя из концентрации инертных веществ в потоках и —экономию, достигаемую в процессе производства. Для этого необходимо составить уравнения концентраций. [c.315] Для газовых потоков объемный расход должен быть умножен на плотность. [c.315] Скорость реакции 7 будет зависеть от концентраций Сл.з и С в, 2, а количество молей продукта М р в потоке —от времени пребывания реагентов в реакторе. [c.315] Чисто гидродинамическая продувка газа или жидкости в системе не будет избирательной в отношении состава очищаемого материала. Поэтому перед продувкой необходимо осуществить процесс разделения для того, чтобы в потоке, отводимом с продуваемым материалом, присутствовал определенный компонент. [c.316] Например, при конденсации потока газа сконденсированная доля потока не будет удаляться с продувочным газом, выходящим из конденсатора. Комбинированный процесс (т. е. процесс, включающий конденсацию и продувку.—Доп. ред.) будет избирательным . [c.316] Приведем другой пример. Если жидкость нагревается, из нее можно выпарить часть материала, которая не может быть удалена при помощи продувки при отводе жидкости из испарителя. Однако эти процессы следует рассматривать как комбинированные процессы, а не как простую операцию продувки. [c.316] НОЙ продувке, в то время как последние две представляют собой комбинирование операции удаления продукта и избирательной про вки. [c.317] Для постоянного молярного потока концентрация Сх,з будет возрастать при 3 1. Если В=0, то величина. Сх,з становится неограниченно большой. [c.317] Таким образом, продувка лимитирует скорость образования инертных материалов. [c.318] В связи с рециркуляционным процессом возникает несколько проблем регулирования. Иногда необходимо поддерживать постоянство концентрации определенного компонента в потоке, подводимом в реактор, несмотря на возможное изменение степени превращения исходных материалов в конечный продукт. Отбор продукта из сепаратора может производиться периодически. В рециркулирующем, не полностью утилизированном сырье могут содержаться инертные материалы, что вносит возмущение по составу подводимого потока. В реакторе возможно изменение скорости превращения исходных веществ в конечный продукт. При засорении сепаратора затрудняется нормальное разделение реакционной смеси. Продувка может быть периодической операцией, которая выполняется лишь при образовании в рециркуляционном потоке определенного количества инертных материалов при этом продувка производится только до тех пор, пока концентрация Сх,2 не снизится до требуемого минимального уровня. [c.318] Вернуться к основной статье